为什么 C 语言仍然占据统治地位?
于一种计算机行业的技术来说尤其如此。自1972年诞生以来,C语言一直保持生龙活虎的状态,时至今日它仍然是我们用来搭建软件世界的基础建筑材料之一。
但有时一种技术能够长期存在,只是因为人们还没有来得及发明新的东西来取代它而已。在过去的几十年里,出现了许多其他语言——其中一些明确地被设计用于挑战C的主导地位,有些语言试图凭借自己的人气慢慢瓦解C语言的统治地位。
为C需要被替换掉的观点争辩是简单的。编程语言研究和软件开发实践都暗示了如何比C更好地去做事。但历经数十年的研究和开发,C语言的地位却依旧稳固。很少有其他语言能够在性能、裸机兼容性或通用性等方面击败它。不过,2018年C是如何与那些明星编程语言竞争的呢,其中细节仍值得一看。 C vs. C ++
几十年了,Java仍然是企业软件开发的主力军之一——并且也是宽泛而言的开发的主力军之一。许多最重要的企业软件项目都是用Java编写的——包括绝大多数Apache Software Foundation项目——而Java仍然是开发企业级需求项目的可行语言。
Java的语法从C和C ++中借鉴了很多东西。但是,与C不同的是,Java默认情况下不会编译为本机代码。相反,Java运行时环境,JVM,JIT(实时)编译Java代码以在目标环境中运行。在适当的情况下,JIT编译后的Java代码可以接近甚至超过C的性能。
Java背后的“一次编写,随处运行”的理念也允许Java程序在目标架构上进行相对较少的调整即可运行。相比之下,虽然C已被移植到许多架构中,但任何给定的C程序仍可能需要重新量身定做才能在,打个比方,Windows与Linux,两种不同的os之间正常运行。
这种可移植性和强大性能的结合,以及庞大的软件库和框架组成的生态,使Java成为构建企业应用程序的首选语言。
Java输给C的地方是一个Java从未打算竞争的领域:靠近底层结构运行,或直接与硬件打交道。C代码被编译成机器代码,由进程直接执行。Java被编译成字节码,这是一种随后会被JVM解释器转换为机器代码的中间代码。此外,尽管Java的自动内存管理在大多数情况下都是个优点,但C更适合于必须充分利用有限内存资源的情况。
也就是说,在某些方面,Java在速度方面可以接近于C。JVM的JIT引擎在运行时根据程序行为优化例程,允许进行许多类型的优化,而这些优化是在未提前编译的C中无法实现的。虽然Java运行时自动执行内存管理,但一些较新的应用程序可以解决这个问题。例如,Apache Spark部分地通过使用绕过JVM的自定义内存管理代码来优化内存中处理。 C vs. C#和.Net
在推出近二十年后,C#和.Net 框架仍然是企业软件世界的主要组成部分。有人说C#和.Net是微软对Java的回应——一个托管代码编译器系统和通用运行库——C和Java之间的许多种对比也适用于C和C#或.Net之间。
与Java(以及某种程度上来说Python也是如此)一样,.Net提供跨各种平台的可移植性和庞大的集成软件生态系统。考虑到.Net世界中有多少面向企业的开发,这些都是不小的优势。当您使用C#或任何其他.Net语言开发程序时,您可以使用为.Net运行时编写的大量工具和库。
.NET另一个类似Java的优势是JIT优化。C#和.Net程序可以按照C语言提前编译,但它们主要由.Net运行时进行即时编译,并使用运行时信息进行优化。JIT编译允许对无法在C中执行的运行着的.Net程序进行各种就地优化。
与C一样,C#和.Net提供各种直接访问内存的机制。堆,栈和非托管系统内存都可以通过.Net API和对象访问。开发人员可以使用.Net中的unsafe模式来实现更高的性能。
但这些都不是没有代价的。托管对象和unsafe对象不能被任意交换,并且它们之间的编组会降低性能。因此,要最大化.Net应用程序的性能需要将托管和非托管对象之间的变动保持在最低限度。
如果您无法承担托管与非托管内存之间变动造成的性能损失,或者.Net运行时对于目标环境(例如,内核空间)来说是一个糟糕的选择,或者可能根本不可用,那么C就是你所需要的。与C#和.Net不同,C被默认可以解锁对内存的访问权。 C vs. Go
Go的语法很大程度上借鉴了C——花括号作为定界符,语句以分号结束,等等。精通C的开发人员通常可以毫不费力地直接使用Go,甚至算上Go的独有功能,如命名空间和包管理,对开发人员来说也并不困难。
代码可读性是Go的指导设计目标之一:让开发人员可以轻松掌握任何Go项目,并在短时间内熟练掌握代码库。C代码库可能很难理解,因为它们很容易聚集大量专属于某个项目或某个团队的宏和和#ifdef。Go的语法及其内置的代码格式以及项目管理工具旨在避免这种结构性问题。
Go还提供了诸如goroutine和channel之类的附加功能,用于处理并发性和组件之间的消息传递的语言级别的工具。C需要开发者手动完成或由外部库提供,但Go提供了开箱即用的这些功能,使得构建需要这些功能的软件变得更加容易。
Go与C最深层次的不同之处在于内存管理方面。默认情况下,Go的对象会被自动管理并自动进行回收。对于大多数编程工作来说,这非常方便。但这也意味着任何需要确定性处理内存的程序都会更难编写。
Go确实包含了用于绕过Go的某些类型处理安全性的unsafe包,例如使用Pointer类型读取和写入任意内存。但unsafe会附带一个warning说用它编写的程序“可能是不可移植的,并且不受Go 1兼容性指南的保护。”
Go非常适合构建命令行实用程序和网络服务等,因为这些很少用到太过细致的操作。但是,如果是低级设备驱动程序,内核空间操作系统组件以及其他需要严格控制内存布局和管理的任务,那么就最好用C来创建。 C vs. Rust
在某些方面,Rust是对C和C ++创建的内存管理难题的回应,也是对这两种语言的许多其他缺点的回应。Rust编译为本机机器代码,因此就性能而言,它被认为与C相当。但默认情况下,内存安全才是Rust的主要卖点。
Rust的语法和编译规则可帮助开发人员避免常见的内存管理错误。如果程序有一个不符合Rust语法的内存管理问题,它就不会被编译。刚接触这种语言的新手,特别是以前用C语言的开发者,由于C语言为这类bug提供了充足的容错空间,所以他们接触Rust的第一步是学习如何安抚编译器。但Rust的支持者认为,这种短期的痛苦有一个长期的回报:更安全的,不会减缓速度的代码。
Rust还通过其工具改进了C语言。默认情况下,项目和组件管理是Rust提供的工具链的一部分,与Go相同。有一种默认的,推荐的方法来管理包,组织项目文件夹,以及处理C需要单独处理的其他许多事情,每个项目和团队以不同的方式处理它们。
然而,在Rust中被吹捧为优势的东西对于C开发者来说可能并没有太大吸引力。Rust的编译时安全功能无法禁用,因此即使是最小的Rust程序也必须符合Rust的内存安全限制。默认情况下,C可能不太安全,但在必要时它更灵活,更宽容。
另一个可能的缺点是Rust语言的大小。即使考虑到标准库,C的功能也相对较少。Rust功能集非常庞大并且还在不断增长。与C ++一样,较大的Rust功能集意味着更强大的功能,但也意味着更高的复杂度。C是一种较小的语言,但更容易在头脑中进行建模,因此可能更适合那些对Rust来说太小,不值得大动干戈的项目。 C vs. Python
掌握一种语言更容易。通常,集中精力和全心投入才能精通某一事物。如果不断地在多种语言之间进行切换,那么真正精通一门语言的概率就会降低。掌握一种语言也有助于你集中精力。
大多数人只需要一份工作,大部分公司只使用一种语言。在你被录用后,掌握多种语言不一定会有所帮助。有时候,只要掌握项目所用的语言就够了。
总有一些东西值得学习;有时候,这意味着要更深入地学习一种语言。
大多数情况下,专家能提更高的薪资要求,因为人们更愿意为专家支付更多的薪水。John Sonmez在其视频《 I’m Not Sure I Want To Be A Specialist》中谈到为什么多面手并不总是最好的。
即便仅掌握一种语言,仍然可以被认为是一个伟大的开发者。是否是伟大的开发者与你掌握多少种语言无关。关键在于你创造的是什么。因为只涉及一种语言,所以你可以花更多的时间进行创造。
你只需要学习有限的软件开发工具。大多数语言只有为数不多的一些工具。切换语言往往意味着要切换工具。只掌握一种语言,你就可以更快地掌握相关的工具。这将有助于提高工作效率。
更易于定位自己的市场。因为只掌握一种语言,基本上你只会朝这个方向安顿下来(即使不是出于自己的选择)。
你可以凭借任何一种语言解决大多数软件问题。不管有多少人告诉你,大多数语言可以用于解决任何问题。如果解决问题是你的主要目标(本应当是),掌握更多的语言并不一定有助于实现这个目标。
深入理解一件事比表面了解十件事更好。
这并非是一个非黑即白的问题。和其他问题一样,最好的解决办法是取中间值:总有一片灰色地带。如果你是一个初学者,那么学习一种语言,并将其应用到前十多个项目中会比较容易。但此之后,建议你成为一个「T形」软件开发者。
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